用于電機(jī)的電暈防護(hù)材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于制造電機(jī)的電暈防護(hù)層的電暈防護(hù)材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常用術(shù)語"電機(jī)"表示能量轉(zhuǎn)換器，所述能量轉(zhuǎn)換器在電能和機(jī)械能之間進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，即電動機(jī)或發(fā)電機(jī)。這種電機(jī)通常一方面包括位置固定的定子（或固定體）以及旋轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)子（或旋轉(zhuǎn)體）。電機(jī)尤其為渦輪發(fā)電機(jī)，所述渦輪發(fā)電機(jī)在發(fā)電廠中用于將機(jī)械能轉(zhuǎn) 換為電能。
[0003] 渦輪發(fā)電機(jī)目前通常實(shí)現(xiàn)為具有實(shí)心的兩極或四極轉(zhuǎn)子的三相交流同步發(fā)電機(jī)。 這種渦輪發(fā)電機(jī)的功率范圍典型為大約20MVA至大約2000MVA。
[0004] 常見的同步發(fā)電機(jī)的定子包括多個所謂的定子繞組，在所述定子繞組中通過與旋 轉(zhuǎn)的、加載有恒定電流的轉(zhuǎn)子的感應(yīng)性的交互作用來感應(yīng)交流電壓。定子繞組容納在所謂 的疊片鐵芯中。所述疊片鐵芯還用于引導(dǎo)和加強(qiáng)磁場。為了減少渦流造成的損耗，整個疊 片鐵芯由薄的、相對于彼此絕緣的金屬板構(gòu)成。定子繞組由多個棒構(gòu)成，所述棒的相應(yīng)的中 間件（所謂的"有源部分"）插在疊片鐵芯的槽中。各個棒在所謂的"繞組頭"上以漸開線 的方式從槽離開。在那里，各個棒互連成定子繞組（也就是，彼此接觸）。
[0005] 位于疊片鐵芯中的棒或棒區(qū)域位于高電勢上進(jìn)而通過主絕緣層相對于彼此、以及 相對于接地的疊片鐵芯絕緣。
[0006] 為了在幾千伏的工作電壓下避免部分放電，通常通過內(nèi)部導(dǎo)電層和外部導(dǎo)電層相 對于空腔和剝落保護(hù)主絕緣層（內(nèi)電勢控制，IPS，或外電暈防護(hù)，AGS)。電場強(qiáng)度在主絕緣 層中從IPS開始沿徑向方向直至AGS減小。
[0007] 通常，外電暈防護(hù)終止于各個棒從相應(yīng)的槽離開的離開區(qū)域中，而主絕緣層在槽 之外繼續(xù)引導(dǎo)。這種布置關(guān)于電氣強(qiáng)度示出關(guān)鍵位置，因?yàn)樵谝怨虘B(tài)的聚集態(tài)存在的主絕 緣層和周圍的氣態(tài)的流體（通常為空氣或氫）之間構(gòu)成邊界層。
[0008] 由于主絕緣裝置和流體之間的由此造成的介電分隔面，產(chǎn)生典型的滑動布置，所 述滑動布置除了例如在疊片鐵芯的區(qū)域中出現(xiàn)的純徑向的場分量之外，附加地具有切向的 (即在分隔面之內(nèi)、但是尤其大致平行于導(dǎo)體的縱向延伸伸展的）場分量。
[0009] 由于空氣的小的電氣強(qiáng)度，由于局部的切向的場強(qiáng)增大（在較干凈的表面下為 大約0. 64kV/mm)，在電壓相對小的情況下就已經(jīng)能夠開始部分放電，所述部分放電在電壓 繼續(xù)增大的情況下能夠擴(kuò)大成沿著絕緣材料表面的蠕緩放電直至電擊穿（即導(dǎo)體接地短 路）。所述臨界負(fù)荷尤其在檢查發(fā)電機(jī)時出現(xiàn)，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)為了檢查目的通常開動至負(fù)荷極 限。通過在表面上構(gòu)成蠕緩放電，長期地破壞絕緣材料。
[0010] 在不存在防護(hù)機(jī)制時，在此，最大的場強(qiáng)在外電暈防護(hù)裝置的端部出現(xiàn)。因此，通 常需要的是，在外電暈防護(hù)裝置的端部上提供場控制并且在露出的主絕緣層的周圍提高強(qiáng) 度。
[0011] 這通常通過制造所謂的電阻電暈防護(hù)（Endenglimmschutz)裝置來實(shí)現(xiàn)。在此，為 了抑制蠕緩放電，通常使用通過主要基于碳化硅的半傳導(dǎo)的（即弱導(dǎo)電的）漆或帶或其他 半導(dǎo)電的填充物進(jìn)行的阻抗式的電勢控制裝置。電勢控制裝置的目的是，均衡沿著絕緣材 料表面的切向的電勢減少。為此，建立在軸向方向上位置相關(guān)并且電壓相關(guān)的單位長度電 阻值。
[0012] 外電暈防護(hù)裝置和電阻電暈防護(hù)裝置通?；蛘咄ㄟ^用弱導(dǎo)電的（AGS)或半導(dǎo)電 的（EGS)帶來纏繞主絕緣層或者通過施加導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的漆來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于EGS，纏繞物或 各個漆層能夠以不同的長度構(gòu)成，以便實(shí)現(xiàn)電阻的分別期望的位置相關(guān)性。此外，各個層片 也能夠由具有不同的電阻特性的不同的材料實(shí)現(xiàn)。
[0013] 帶通常由不能導(dǎo)電的載體材料（例如，無紡聚酯織物、聚酯織物或玻璃織物）和反 應(yīng)樹脂（例如環(huán)氧化的酚醛清漆，通常借助于雙氰胺加速）在預(yù)反應(yīng)級（"bi-stage"）中 制成，所述預(yù)反應(yīng)級由（半）導(dǎo)電的填充物填充。
[0014] 傳導(dǎo)的或半傳導(dǎo)的漆典型地是基于溶劑的體系，例如酚醛樹脂，所述體系又設(shè)有 傳導(dǎo)的或半傳導(dǎo)的或者半傳導(dǎo)功能化的填充物。
[0015] 在此，例如通常為外電暈防護(hù)裝置使用石墨作為填充物。在EP 1 118086 Bl中公 開一種外電暈防護(hù)裝置，所述外電暈防護(hù)裝置包含由銻摻雜的氧化錫覆層的無機(jī)填充物。 [0016] 例如為電阻電暈防護(hù)裝置使用碳化硅。帶的得到的電阻值在此還通過平均粒度來 確定。
[0017] 不利地，上述帶為了完全固化必須在大約165°C下固化大致兩個小時或者在 120°C下固化12個小時。上述漆由于其相對高的溶劑含量同樣必須在繼續(xù)處理之前干燥多 個小時。
[0018] 因?yàn)橥ǔ１仨氈圃毂舜讼喁B的幾個層，所以制造外電暈防護(hù)裝置、并且尤其制造 電阻電暈防護(hù)裝置為非常耗費(fèi)時間進(jìn)而成本密集的過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 因此，本發(fā)明基于下述目的，能夠?qū)崿F(xiàn)尤其合理地制造用于電機(jī)的電暈防護(hù)裝置。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，所述目的關(guān)于（可用于制造電暈防護(hù)層的）電暈防護(hù)材料通過權(quán)利 要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。因此，電暈防護(hù)材料包括（在下文中也簡稱為"基質(zhì)"的）基質(zhì)材 料，所述基質(zhì)材料在預(yù)制狀態(tài)中是可流動的，即是流質(zhì)的或粘稠的，并且所述基質(zhì)材料能夠 在固化過程中固化成固體?；|(zhì)材料在此一方面尤其能夠基本上由單體構(gòu)成，所述單體在 固化反應(yīng)中交鏈或交聯(lián)成固體。替選地，基質(zhì)材料也能夠由已經(jīng)部分預(yù)交聯(lián)的（bi-stage) 的聚合物構(gòu)成，所述聚合物隨后又在固化反應(yīng)中交聯(lián)成固體。這種固化反應(yīng)在此尤其能夠 通過聚合反應(yīng)、加聚反應(yīng)或縮聚反應(yīng)進(jìn)行。
[0021] 電暈防護(hù)材料還包含至少一種光敏的引發(fā)劑，所述引發(fā)劑能夠通過預(yù)設(shè)波長范圍 的電磁輻射（尤其通過紫外（UV)光）轉(zhuǎn)換到反應(yīng)狀態(tài)，在所述反應(yīng)狀態(tài)中，所述引發(fā)劑能 夠觸發(fā)固化反應(yīng)。轉(zhuǎn)換到反應(yīng)狀態(tài)在下文中也稱作"激活"引發(fā)劑。在此，處于反應(yīng)狀態(tài)的 引發(fā)劑尤其能夠發(fā)射反應(yīng)物質(zhì)，所述反應(yīng)物質(zhì)隨后觸發(fā)固化反應(yīng)。替選地，所述引發(fā)劑本身 也能夠處于激發(fā)狀態(tài)，由此所述引發(fā)劑自身觸發(fā)固化反應(yīng)。
[0022] 此外，電暈防護(hù)材料包含至少一種顆粒狀地（即，以顆粒的形式、因此作為粉末） 存在的填充物，所述填充物是能導(dǎo)電的，即固有地或由于相應(yīng)的覆層和/或表面處理而具 有導(dǎo)電能力。填充物在此也能夠是半傳導(dǎo)的或弱傳導(dǎo)的。
[0023] 電暈防護(hù)材料的電特性、尤其是其導(dǎo)電性在此基本上通過填充物的類型、數(shù)量和 粒度分布來影響。
[0024] 可由根據(jù)本發(fā)明的電暈防護(hù)材料制造的電阻電暈防護(hù)裝置優(yōu)選具有在104Q/cm2 和1〇14 Ω /cm2之間（優(yōu)選在10 8 Ω /cm2和10 12 Ω /cm2之間）的面電阻。
[0025] 可由根據(jù)本發(fā)明的電暈防護(hù)材料制造的外電暈防護(hù)裝置優(yōu)選在干燥狀態(tài)下具有 在3 Ω /cm2和20k Ω /cm2之間的面電阻并且在浸漬狀態(tài)下具有在3k Ω /cm2和200k Ω /cm2之 間的面電阻。
[0026] 概括地說，根據(jù)本發(fā)明的電暈防護(hù)材料基本上通過可借助于電磁輻射固化的基質(zhì) 材料形成，所述基質(zhì)材料由能傳導(dǎo)的或能半傳導(dǎo)的顆粒狀的填充物填充。
[0027] 能夠用于固化的輻射原則上能夠是紅外輻射、倫琴輻射和/或伽馬輻射。但是在 優(yōu)選的實(shí)施方式中，光敏的引發(fā)劑可以通過用UV輻射進(jìn)行輻照轉(zhuǎn)換到反應(yīng)狀態(tài)。
[0028] 因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的電暈防護(hù)材料的固化通過輻照進(jìn)行，電暈防護(hù)材料有利地能夠 尤其快地固化。在此，電暈防護(hù)材料盡管其典型相對高的填充含量還是可以借助于輻射固 化。
[0029] 因?yàn)樵诶缭O(shè)有外電暈防護(hù)裝置和電阻電暈防護(hù)裝置的導(dǎo)體棒的典型的生產(chǎn)過 程中，固化常見的電暈防護(hù)漆或浸漬劑是緩慢的生產(chǎn)步驟，通過減少固化時間能夠明顯地 加速整個生產(chǎn)。
[0030] 有利地，通過借助于輻射進(jìn)行固化，能夠?qū)⒃谏a(chǎn)步驟之前的時間例如減少到大 約180秒。與上述的多小時的干燥時間相比，因此，將在完成發(fā)電機(jī)棒的電阻電暈防護(hù)裝置 之前的為幾天的時間耗費(fèi)減小至幾分鐘并且劃分成多個運(yùn)行工作班次。
[0031] 此外證明為有利的是，光敏的引發(fā)劑在正常情況下僅能夠通過預(yù)設(shè)波長范圍的電 磁輻射置于其反應(yīng)狀態(tài)，使得相對可靠地排除例如通過高溫造成的錯誤激活。
[0032] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，固化反應(yīng)通過游離基交聯(lián)機(jī)制進(jìn)行，其中在初始反應(yīng)中形 成游離基，或者通過陽離子交聯(lián)機(jī)制進(jìn)行，其中在初始反應(yīng)中形成陽離子。在此，證實(shí)為尤 其有利的是陽離子交聯(lián)機(jī)制，因?yàn)樵诖伺c游離基交聯(lián)機(jī)制相反地，不發(fā)生終止反應(yīng)，使得開 始輻照材料之后，基質(zhì)的固化也在填充顆粒的陰影范圍中繼續(xù)進(jìn)行。
[0033] 在一個尤其優(yōu)選的實(shí)施方式中，電暈防護(hù)材料包含至少兩種不同的光敏的引發(fā) 劑，其中每種引發(fā)劑